近50年中国干湿气候界线波动及其成因初探

文中在 10a际尺度上详细分析了中国干湿气候界线波动与气候的干湿变化 ,得出 :过去 5 0a中国干湿气候界线波动显著 ,区域差异大 ,呈现出整体移动和东西、南北相异波动的特征。 2 0世纪 6 0～ 70年代中国干湿气候存在一次突变 ,由较湿润变为干旱 ,但各地干旱程度不同。干湿气候界线波动与气候的干湿变化具有显著的年代际特征。在此基础上分析了气候界线波动的可能原因 ,中国干湿气候界线的波动与气候的干湿变化是西太平洋副热带高压强度位置导致的东南季风、孟加拉湾暖流所导致的西南季风以及高原季风、中纬度西风环流等综合作用的结果。中国各地区干湿位相变化不一致 ,区域差异大 ,是不同环流以及环流的不同强弱组合所致。东南季风、西南季风、高原季风、中纬度西风环流、西太平洋副热带高压的年代际变化是过去 5 0a中国干湿气候界线波动与气候干湿变化年代际变化的根本原因。 2 0世纪 6 0～ 70年代的干湿突变 ,是整个北半球大气环流异常的结果     

近40年东亚季风变化特征及其与海陆温差关系

利用NCEP/NCAR再分析资料, 计算了乔云亭等定义的1957—2000年东亚季风指数, 研究了各指数之间相互关系和年际变化的主要特征, 在此基础上又利用全国194站1957—2000年地面资料分析东亚季风指数的年际变化与各气象要素场的年际变化之间的关系以及我国近40年气候变化特点。结果表明:西南季风、东南季风和偏北季风的年变化有所差异; 夏季, 东部地区降水量与相对应各个海区海陆温差负相关显著, 并且江淮区对应的海陆温差与东北区和华北区夏季降水有较好的正相关关系, 当江淮区对应的海陆温差降低时, 江淮区夏季降水量增加, 华北区和东北区夏季降水量减少; 经过前后两段时期 (1957—1978年和1979—2000年) 对比发现海陆温差变化对我国季风区夏季降水的影响在增强。同时, 发现850 hPa气温变化在前后两段时期也发生了显著变化, 1979年之前我国东部升温最快的区域位于华北西南部和江淮东部, 1979年之后升温最快的区域转移到江淮西部和我国东南部的海面上。     

全国各省市气象科技期刊文章摘要（36）

1中国东部地区夏季降水型年代际年际变化机理与预测研究 《军事气象水文》2009年第4期 张庆云 中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室100081 摘要：根据NCEP／NCAP．再分析资料以及英国气象局哈德莱中心全球10×10格点月平均海表温度距平和中国160站月平均降水资料,利用物理量诊断、EOF分析等方法,探讨夏季东亚季风区大气环流年代际、年际变化特征与大气外强迫因子（海温）异常关系及对中国东部地区夏季降水型的影响。研究表明：东亚夏季季风环流及中国东部地区夏季降水型的年代际变化特征与大气外强迫因子北太平洋中纬度海温的年代际变化趋势密切相关;     

Ni?o 1+2海区冷、暖水期西太平洋副高的特征及其对东亚季风的影响

通过对海温资料和500hPa位势高度、垂直速度、850 hPa的水平风分量资料的分析,探讨ENSO的各不同阶段西太平洋副高和东亚季风的变化特征.结果表明:赤道东太平洋海温与西太平洋副高有密切的关系.Nino 1+2区海温有明显的10年际变化,与西太平洋副高的1O年际变化非常吻合;前期Nino 1+2区为冷、暖水期时西太平洋副高的强度和位置有明显差异,前期为暖水期时夏季西太平洋副高较强,范围向西和向南伸展,冷水期反之,西太平洋副高较弱,位置偏东偏北.西太平洋副高的变化进一步影响东亚季风和我国的降水.这种影响在Nino 1+2区海温变化后4～6个月最明显.因此,前期Nino 1+2区海温的变化可以为东亚季风和我国降水的长期预报提供依据.     

Ni（~n）o 1+2海区冷、暖水期西太平洋副高的特征及其对东亚季风的影响

通过对海温资料和500hPa位势高度、垂直速度、850 hPa的水平风分量资料的分析,探讨ENSO的各不同阶段西太平洋副高和东亚季风的变化特征.结果表明:赤道东太平洋海温与西太平洋副高有密切的关系.Nino 1+2区海温有明显的10年际变化,与西太平洋副高的1O年际变化非常吻合;前期Nino 1+2区为冷、暖水期时西太平洋副高的强度和位置有明显差异,前期为暖水期时夏季西太平洋副高较强,范围向西和向南伸展,冷水期反之,西太平洋副高较弱,位置偏东偏北.西太平洋副高的变化进一步影响东亚季风和我国的降水.这种影响在Nino 1+2区海温变化后4～6个月最明显.因此,前期Nino 1+2区海温的变化可以为东亚季风和我国降水的长期预报提供依据.     

中国区域陆面覆盖变化的气候效应模拟研究

基于MODIS和CLCV陆面覆盖资料,利用区域气候模式RegCM4分别进行两组24年（1978-2001年）的数值模拟试验,研究中国区域陆面覆盖变化对区域气候的影响。结果表明,以荒漠化和植被退化为主要特征的陆面覆盖变化通过改变陆面能量、水分平衡与大尺度环流进而对气候要素产生重要影响。夏季,中国南方地区普遍降温,季风边缘区及藏北高原气温升高,降水减少;季风边缘区与西北地区气温年际波动加剧;内蒙古中东部地区西南风增强,进而水汽输送增强,一定程度上增加了该地区降水。冬季,中国东部地区偏北气流增强,更多干燥冷空气南下,使得黄河以南地区降水减少、气温降低。     

1961～2009年中国季风区范围和季风降水变化

东亚季风对中国气候和环境有重要影响, 以往研究多关注于季风环流和人为给定区域内夏季降水的变化, 对于季风区域变化本身及其相伴的季风降水鲜有涉及。本文使用四套降水观测资料, 其中包括基于2416个台站最新资料所得到的中国区域高分辨率降水格点数据, 集中分析了1961～2009年中国季风区范围、季风区西北边界、季风降水及其强度变化。结果表明, 季风区约占中国陆地面积的60%, 研究时段内总体上在缩少;季风降水无趋势性变化而是表现为一定的年际和年代际变率;中国季风降水强度平均为4.46 mm d-1。季风区西北部的东、西边界间区域属于典型的干湿交错带, 季风区西北边界在40°N以南整体上表现为-0.026°/a的西进趋势, 而在其北部则表现为0.041°/a的东退, 这主要是源于区域尺度热力对比、大气环流和水汽通量的变化所致。     

我国江淮地区5-7月降水异常的区域特征

采用旋转经验正交展开(REOF)方法，对我国江淮地区50a5—7月降水标准化距平场进行客观分区，并分析了南北两区5—7月降水异常的长期变化趋势及其周期的变化。结果表明，江淮地区5—7月降水方差场可以分为2个区域，各区降水量异常有明显的季节变化，降水异常峰值出现在6月和7月，基本呈单峰型分布；南部区变化趋势比北部区明显，均具有显著的年际和年代际变化特征：南北两区都存在3a的主周期，南部和北部分别有21a和15a的年代际周期；江淮南、北区的降水在降水偏多、偏少年都与全国大部分地区呈同位相分布，但江淮北区的降水始终都与华南地区呈反位相分布；副热带季风系统的强弱及副高南北位置的变化直接影响江淮5—7月降水。     

用过程透雨量确定的东亚夏季风北边缘特征

利用1951—2006年全国715个站逐日降水资料及NCEP/NCAR逐日和月平均再分析资料, 以农作物生长角度为出发点, 采用过程透雨量 (20 mm) 标准确定4—10月出现6次及6次以上过程透雨量作为东亚夏季风区, 以北边缘历年波动范围确定夏季风边缘带, 根据连续透雨过程达到无旱标准来判断东亚夏季风的开始时间。主要分析了夏季风北边缘的年际、年代际变化特征和夏季风边缘带的变化范围以及夏季风边缘的推进过程和北边缘变化机制及其对我国降水的影响。结果表明:透雨标准较好地确定了边缘带位置, 夏季风北边缘呈现向南偏移的趋势, 边缘带范围有所扩大; 北边缘变化与偏南风强弱和水汽输送联系紧密, 并且对我国雨带的分布以及北方降水有一定影响, 北边缘偏北, 雨带偏北, 则华北降水偏多。     

我国云量时空变化特征及其与副热带夏季风 北边缘带关系研究

利用1980—2015年全国549个气象台站日平均总云量、逐日降水资料以及NCEP/DOE-2月平均和逐日再分析资料,分析了我国云量的分布和时空变化特征及其与副热带夏季风北边缘带的关系,两者随时间的进退过程和位置的年代际变化特征。研究表明:我国春季云量西北大于东北,夏季云量东北大于西北;云量的逐月变化主要表现为大值区范围的增减和纬向移动,夏季风推进初期季风区云量稳定,中后期年际波动较大;云量变化可分为:全区一致型、南北反相型和南北少(多)中间多(少)三种模态;云量大值区的逐候经向移动与副热带夏季风的进退在时间和空间上存在一致性,7—8月平均50%和65%云量线分别对应副热带夏季风北边缘带的北界和南界,且两者具有同步的进退过程和位置的年代际变化特征;20世纪80—90年代,边缘带气候趋于干旱,21世纪初以后边缘带气候趋于湿润。     

有关东亚夏季风北边缘的定义及其特征

采用欧洲中心(ECMWF)44年冉分析(ERA40)日总可降水量(TPW)资料,用标准化可降水量指数(NPWI)定义了夏季风北边缘,并进一步研究了亚洲夏季风北边缘的气候特征及其年际、年代际变化特征.结果表明,用标准化町降水量指数定义的夏季风北边缘在哑洲可以确定出印度夏季风系统和东亚夏季风系统;就夏季风北边缘的平均位置而言,其在100°E以西沿青藏高原南侧呈东一西走向,年际变化极小;在100°E以东呈东北-西南走向,从青藏高原东侧北上经西北地区东部、华北地区北部、东北地区西部延伸到东北亚地区,并存在明显的年际、年代际变化.     

南海季风区地面温度变化特征及其与季风爆发的联系

分析1979年1月至1995年12月17a南海季风区修平均地面温度资料的时空变化特征发现，中南半岛西北部和印度半岛分别为地面修平均温度标准差的大值区，其位置和强度在南海季风爆发前后月份具有显著差异。从候平均温度纬圈偏差的时间演变来看，中南半岛地区纬圈温度偏差由正转负的时间早于印度半岛地区，并分别与南海夏季风和印度夏季风爆发的时间其本对应。在夏季风爆发之前，印度半岛和中南半岛地区的地面温度是逐候增加的，季风爆发以后地面温度迅速降低，而海洋上的表面温度增温幅度明显小于与其相邻地陆地，此外，从南海季风爆发早晚年中南半岛与南海地区表面温度距平差和各自温度距平的时间演变看，中南半岛地区地面温度的变化在触发南海季风爆发及其年际变化过程中可能起主导作用。     

西风与季风在青藏高原的耦合模态及其季节性变化特征

青藏高原是我国的水塔,西风与季风及其相互作用是导致亚洲天气和气候变化最重要的环流系统。本文基于1981～2020年大气再分析资料,采用经验正交函数分解方法（Empirical Orthogonal Function,EOF）提取了西风与季风季节循环分量在青藏高原的耦合模态,并对其季节变化特征进行分析。研究发现,第一主模态方差贡献率高达78.39%,主要反映的是东亚季风、南亚季风和对流层高层中纬度西风的季节循环特征及各个季节的年际变化特征。夏季在对流层高层高原及其南侧主要为东风气流,范围从北纬5°至35°,对流层低层则表现为典型的绕高原气旋式季风环流系统,热带和副热带地区为西南季风控制,冬季的环流结构刚好相反。耦合模态的冬、夏季节转换节点与东亚季风和南亚季风的季节转换时间基本一致。从年际变化的角度来看,各个季节耦合模态的强度偏强时,东亚季风和南亚季风均偏强,西风带位置偏北;反之,季风偏弱,西风带位置偏南。厄尔尼诺—南方涛动（El Ni?o–Southern Oscillation,ENSO）是影响西风与季风耦合模态年际变化的关键外强迫,拉尼娜（La Ni?a）事件发生的前夏、前秋和次年夏季耦合模态的强度均增强,冬季至次年春季耦合模态的强度均减弱。西风与季风耦合的第二主模态主要表现为对流层高层高原上的东风及其南侧西风,以及低层南亚季风区的西南季风和西北太平洋反气旋的协同变化特征。该模态的方差贡献率为4.68%,表现出明显年际差异的同时还呈现显著减弱的长期趋势,尤其是在冬季。     

东亚高空温带急流区经向风的季节变化及其与亚洲季风的关系

利用NCEP/NCAR再分析资料研究东亚高空温带急流的位置、强度、结构和季节转换特征及其与亚洲季风的关系,发现温带急流在300 hPa高度上最为明显,在风场分布上表现为全风速大值脊线延伸区和流线密集区,冬季主要活动于120°E以西的45°-60°N地区,在逐日风场上对应着急流发生频数的高值区域,并与副热带急流有清晰的分界.对比温带急流和副热带急流中的经向风强度发现,温带急流区的北风分量明显强于副热带急流中的南风分量,在温带急流的形成和季节变化过程中经向风分量起着重要作用.温带急流所在区域为对流层纬向温度梯度大值区,同时经向温度梯度也比较大,因而温带急流位于具有最大纬向温度梯度同时又有南北方向温度梯度这样一个特定的区域,从而形成了温带急流与副热带急流不同的结构特征和季节变化,而东亚地区海陆热力差异引起的温度梯度及其季节转换是引起温带急流季节变化的主要原因.此外,温带急流的强度与副热带急流位置之间具有协同变化关系,温带急流区经向风强度的季节转换时间与东亚大气环流的季节转换、亚洲夏季风爆发和江淮流域梅雨开始也有着密切关系,与中国东部地区冬季和夏季的降水之间具有显著的相关关系.从气候平均的角度来看,温带急流强度变化早于亚洲季风爆发和梅雨开始时间,因而对亚洲季风爆发和梅雨开始有预示作用.     

青藏高原季风年际变化与长江上游气候变化的联系

利用NCEP资料计算的1951 1995年青藏高原季风(下称高原季风)指数序列[1]及长江上游22个测站的气温距平和雨量距平百分率资料,应用MHF(墨西哥帽)小波分析及最大熵谱分析方法,研究了高原夏季风和长江上游夏季气温及降水的时间-频率多层次年际时间尺度变化特征.结果表明,高原夏季风、长江上游夏季气温和降水均存在明显的阶段性变化特征.高原夏季风以22年低频变化和2.5年高频振荡为主,长江上游夏季气温变化以2～3年占优,而长江上游东、西部夏季降水第一主周期则表现为6～8年和2.5年,三者在时间域上存在着显著的相关关系,表明高原季风年代际变化对长江上游气候变化有显著影响.     

冬季亚洲大陆年际热力差异与中国气候的关系

利用DB16小波对50 a来南亚—东北亚热力差异时间序列进行分析,其周期变化主要集中在3.5 a以下的高频振荡时域内,其次年代际变化也是相对明显的。在此基础上通过尺度分离方法,将亚洲大陆热力差异中的年际和年代际时间尺度进行分离,进一步研究了年际尺度上亚洲大陆热力差异的变化特征及其与中国夏季降水的关系。结果表明年际尺度上亚洲大陆热力差异与亚洲冬夏季风和中国夏季降水同样有一些联系:强(弱)热力差指数年对应的冬夏季风存在差异,中国夏季降水分布类似于第1(3)类雨带。另外,强(弱)指数年夏季东亚季风涌、对流活动分布等的变化均呈现出有利于中国北方降水偏多(偏少)的特征。     

我国西南周边地区夏秋季节降水变化及相应环流特征分析

利用云南省124站观测资料及CRU(Climatic Research Unit)高分辨率降水数据分析了我国西南周边地区的降水时空变化特征, 并进一步对该地区夏、秋季节降水的周期、降水与季风活动的关系以及旱涝时期环流背景做出分析, 以探讨其年代际变化的可能影响机制。结果表明, 我国西南周边地区的降水空间分布随季节演变, 西南地区处于降水量相对小值区, 各季节降水量存在明显的年际变化以及年代际振荡特征。通过周期分析发现, 研究区域夏、季秋季降水均存在明显的年代际尺度周期, 近年来西南地区连续干旱很可能是由夏季和秋季的年代际尺度周期负位相配合造成, 并且降水的减少与夏季风活动偏弱、季风持续时间偏短有关。夏季秋季少雨时期与多雨时期环流场存在显著差异, 表现为少雨时期我国东部低层异常的偏北风, 青藏高原附近高层异常的反气旋型环流, 多雨时期则相反。     

西北地区1961～1990年月降水量的诊断分析

用我国西北五省（区）８９个测站１９６１—１９９０年月降水量资料，通过ＥＯＦ分解等方法，将该地区降水按年际变化分为６个区：陕西区、青藏高原东部边缘区、青海高原区、河西走廊区、南疆区和北疆区，与实况较吻合；分析了月降水量年际变化特征。     

中国东部的降水区划及各区旱涝变化的特征

为了研究我国旱涝发生的规律、成因和预测，事先掌握降水的气候型区和各区降水变化的气候特征是十分必要的。本文利用1951-1986年中国东部140个站的月降水资料，分析了下半年降水相对系数、月际和年际标准差等参量时空变化的特征，并综合应用逐级归并法和成批调整法，对中国东部地区进行了降水气候区的划分。在此基础上，进一步探讨了各区旱涝的频数和长期变化的趋势。     

近30余年来盛夏东亚东南季风和西南季风频率的年代际变化及其与青藏高原积雪的关系

利用地面观测资料和NCEP/NCAR再分析资料集,使用相关分析、合成分析等方法,在将地面风分为东南季风和西南季风的基础上,分析了近30余年来盛夏东亚季风频率的年代际变化特征。结果表明:盛夏东南季风、西南季风频率和前期春季青藏高原积雪均在21世纪初期发生了显著的年代际变化;东南季风、西南季风频率由较少改变为较多,春季青藏高原积雪则由深变浅。由于青藏高原积雪厚度发生了年代际变浅,说明青藏高原发生了年代际变暖和南亚高压变强,南亚高压的年代际变强,使得其下游对流层低层(18°~28°N,108°~118°E)的反气旋性环流异常增强,有利于东亚西南季风频率的增加;同时,由于高原发生湿反馈作用,使得淮河地区降水发生年代际变多,由Sverdrup涡度平衡关系,降水的异常增多通过潜热释放,使得东亚副热带高压异常加强,而副热带高压异常变强则有利于盛夏东亚东南季风频率发生年代际增加。